0.5吨卷扬机设计
摘要
卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的JM0.5吨卷扬机是由电动机、液压推杆制动器、制动器、电磁铁制动器、卷筒等组成。
本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、制动器、减速器齿轮、减速器轴设计与选取。
本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。
关键词：卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器
THE DESIGN OF 0.5 TON HOIST
Abstract
Also known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch. The design of the 0.5-ton electric hoist motor contions electromotor coupling arrester retarder drum boom sheave a system of pulleys set hook, etc..
This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis.
The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, operations and other water conservancy, Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.
Key words: hoist；drum; drum shaft; retarder
目录
第一章绪论 (1)
1.1卷扬机的应用 (1)
1.2卷扬机的常见类型： (1)
1.3国内卷扬机发展概况 (2)
1.4国外卷扬机概况 (4)
第二章卷扬机的整体结构概述 (7)
2.1 电动卷扬机方案讨论 (7)
2.2 卷扬机工作级别与类别 (9)
2.2.1 利用等级 (9)
2.2.2载荷状态 (9)
2.3 起升机构的组成及型式 (11)
2.3.1 起升机构的组成 (11)
2.3.2 起升机构的典型传动型式 (12)
第三章主体零件的设计 (14)
3.1 钢丝绳的分类和选型 (14)
3.1.1 钢丝绳的种类和构造 (14)
3.1.2 钢丝绳直径的选择 (14)
3.1.3 钢丝绳的使用 (16)
3.2卷筒的结构设计及尺寸确定 (17)
3.2.1 卷筒的分类 (17)
3.2.2 卷筒绳槽的确定 (17)
3.2.3 卷筒的设计 (18)
3.2.4 卷筒节径设计 (18)
3.2.5 卷筒的长度设计 (19)
3.2.6 卷筒壁厚设计 (20)
3.2.7 卷筒强度计算及检验 (20)
3.3卷筒轴的设计计算 (21)
3.3.1 卷筒轴的受力计算及工作应力计算 (21)
3.3.2 卷筒轴的设计 (22)
3.3.2 心轴作用力计算 (23)
3.3.3心轴垂直面支承反力及弯矩 (23)
3.3.4 心轴水平面支承反力及弯矩支反力 (24)
3.3.5 计算心轴工作应力 (24)
3.3.6 心轴的疲劳强度计算 (25)
3.3.7 心轴的静强度计算 (26)
3.4 电动机选型 (27)
3.5 制动器，联轴器的选择 (28)
3.5.1 制动器的分类及选择 (28)
3.5.2 联轴器的选择 (28)
3.6 减速器的设计计算 (29)
3.6.1 卷扬机总传动比计算 (29)
3.6.2 减速器的计算 (29)
3.6.3 分配减速器的各级传动比 (29)
3.6.4 计算传动装置的运动和动力参数 (30)
3.6.5 圆柱齿轮传动的设计计算 (31)
3.6.6 齿轮参数设计 (32)
3.6.7 齿轮轴参数设计 (37)
第四章总结 (39)
参考文献 (40)
致谢 (41)
第一章绪论
1.1卷扬机的应用
卷扬机又称绞车，是起重垂直运输机械的重要组成部分，一般配合着一些辅助设备如井架、桅杆、滑轮组等，他的作用是用来提升物料、安装设备。因为它有结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、使用成本低、对作业环境适应能力强等特点，被广泛应用于冶金、起重、建筑、水利作业等方面。本设计就传统的卷扬机说起，一直到现在以及将来的发展。
卷扬机最为主要的功能是提升重物，所以本设计也是以此为依据的。尽管目前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机的部分工作，但是塔吊成本高，一般只有在大型工程中才使用，其次，塔吊的灵活性较差，故卷扬机广泛使用与一般中小型工程。尽管塔吊在大型建筑中使用，但工程中的辅助提升还是由卷扬机提供。[1]汽车吊也存在着成本太高的问题，同时由于使用环境，汽车吊不能广泛的在工程中应用，所以卷扬机承担了大多设备的安装。卷扬机应用广泛，除在工程、设备安装等方面被广泛应用外，而且还应用于冶金、矿山、建筑、化工、水电、农业、军事及交通运输等行业。
1.2卷扬机的常见类型：
常见的卷扬机吨位有：0.3T卷扬机0.5T卷扬机1T卷扬机 1.5T卷扬机2T 卷扬机3T卷扬机5T卷扬机6T卷扬机8T卷扬机10T卷扬机15T卷扬机20T 卷扬机25T卷扬机30T卷扬机。
把是否符合国家标准最为依据来讲：卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机卷扬机的常见型号有
1、JK0.5-JK5单卷筒快速卷扬机
2、JK0.5-JK12.5单卷筒慢速卷扬机
3、JKL1.6-JKL5溜放型快速卷扬机
4、JML
5、JML
6、JML10溜放型打桩用卷扬机
5、2JK2-2JML10双卷筒卷扬机
6、JT800、JT700型防爆提升卷扬机
7、JK0.3-JK15 电控卷扬机
8、非标卷扬机
其中快速卷扬机由Jk表示，慢速卷扬机由Jm表示，防爆卷扬机由Jt表示，一个卷筒容纳钢丝绳的是单卷筒，两个卷筒容纳钢丝绳的是双卷筒。
特殊型号的卷扬机—液压卷扬机优点（与传统的电动卷扬机相比较）：
1. 过载保护
2. 冲击防护
3. 防爆性能。
符合国家标准设计的卷扬机是国标卷扬机，而厂家自己定义标准的卷扬机就成了非标卷扬机。
1.3国内卷扬机发展概况
我国卷扬机的生产开始于解放后。建国初，为满足当时的需要，我国在日程上提到了卷扬机的生产。原沈阳国泰机器厂等成批仿制了两种卷扬
机，一种为日本的JIS8001型动力卷扬机，它是一种原动机为电动机，传动形式是开式圆柱齿轮传动，双锥体摩擦离合器，操作为手板脚踩的快速卷扬机；另一种是按苏联图纸制造的1011型和1012型普通蜗杆传动、电控慢速卷扬机。由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。
随着生产的发展，到了60年代，卷扬机的生产和使用越来越多了。为了协调生产，主要卷扬机生产厂家（阜新矿山机械厂、天津卷扬机厂、山西机器厂、宝鸡起重运输机厂等）组成了卷扬机行业组织，隶属于第一机械工业部矿山机械行业下。为了发展卷扬机的生产，行业组织了有关厂家的人员对全国卷扬机的生产和应用情况进行了调查。在调查的基础上，开始自行设计和制造新的卷扬机，先
后试制了0.5t、1t、3t电动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，无法推广[2]。
从70年代起，我国卷扬机的生产进入了技术提高、品种增多的新阶段。在各厂自行设计和生产的基础上，1973年，由卷扬机行业组织了有关厂家和院校联合进行了卷扬机基型设计，并充分考虑到了当时中小厂家的生产能力。快速卷扬机的基型采用半开半闭式齿轮传动，离合器采用单锥面石棉橡胶摩擦带结构，操作用手板刹车带制动。慢速卷扬机的基型为闭式传动（圆柱齿轮传动或蜗杆传动减速器）、电磁铁制动结构。这两种基型一直到现今还在生产。为适应生产发展的需要，当时第一机械工业部发布了JB926-74《卷扬机型式与基本参数》和JB1803-76《卷扬机技术条件》两个部标准，并把卷扬机行业划归常德建筑机械研究所（长沙建筑机械研究院前身）领导。随着部标准的颁布，使卷扬机有了大发展的基础。在此期间，由于石化工业的发展，大型设备很多，都需要吊装，如一些大型反应塔，塔的高度达七八十米，质量达五六百吨，就需要有大型吊装用的卷扬机，因而各厂家相继生产了20t和30t卷扬机，满足了经济发展的需要。
末期开始，中国实行了改革开放政策，使国民经济得到了大发展，基本建设任务增加了很多，促使建筑机械的使用大量增加，生产卷扬机的厂家亦随之大量增加。为使设计和生产规范化，国家颁布了GB1955-80《建筑卷扬机》、JJ3-83《建筑卷扬机设计规范》。[3]随着改革开放逐步深入，生产形势的不断发展，新产品的开发提到日程上来了，不少生产厂家成立了厂属研究所，开发了如高速卷扬机、变速卷扬机、自动限位卷扬机等新产品，以及谐波传动、摆线针轮传动、圆弧齿齿轮传动、圆弧齿圆柱蜗杆传动等具有新型传动型式的卷扬机。为使卷扬机的生产满足日益增加的需求和解决中小厂家设计力量薄弱的情况，1988年卷扬机行业组织了九厂一所一校成立了卷扬机系列设计组，对单筒快速建筑卷扬机起重质量从0.5t到2.5t的机型进行了系列设计。这次设计分两种机型，一种为基本型（电控卷扬机），一种为溜放型（手控卷扬机）。设计既考虑到技术发展的趋势，又考虑到厂家的生产能力。因此基本型为一字型布置，采用二级或三级圆柱斜齿轮传动，电制动锥形转子电动机；溜放型采用封闭式二级行星齿轮传动，普通Y系列电动机，用手操作两条制动带控制工作和制动。这两种机型结构紧凑，加工简单，操作方便，体积小，重量轻，一般中小企业均可生产，满足了生产的需要又实现
了技术的进步。为使卷扬机发展规范化，又相继颁布了一系列有关卷扬机的标准[4]。
1.4国外卷扬机概况
在国外，卷扬机的品种繁多，应用也很广泛。在西方技术先进的国家中，虽然工业水平先进，机械化程度不断提高，起重设备也在不断更新，但仍不能完全淘汰卷扬机这样的行之有效的简单机械设备。下面介绍一下几个主要国家生产卷扬机的状况。
（一）美国
美国生产卷扬机的厂家有近百家，主要有贝波（BEEBE）国际有限公司、哲恩（THERN）有限公司等。
贝波国际有限公司成立于1919年，有七十多年的设计和生产实践经验。主要产品有：气动链式卷扬机(0.25～40t)，防爆拖式气动卷扬机(0.5～30t)，驳船卷扬机(手动、气动、电动、液压，25～75t)，电动链式卷扬机(0.25～20t)，电动葫芦(0.25～15t)，电动卷扬机(～12.5t)，手动卷扬机(～75t)，液压卷扬机(1～10t)，水平卷扬机(～9t)，手动链式卷扬机(0.5～100t)，棘轮牵引器(～1.75t)，空中吊运车(0.5～20t)。
哲恩有限公司是美国较大的生产起重设备的公司，主要产品有各种手动卷扬机、电动卷扬机、提升机械及起重机。手动卷扬机的主要品种有：直齿传动卷扬机、蜗杆传动卷扬机；电动卷扬机的主要品种有：蜗杆传动系列、直齿齿轮传动系列、齿轮蜗杆传动组合系列、直接驱动系列、链传动系列。其中直接驱动式电动卷扬机的传动是全封闭行星齿轮传动，传动系统全部装在卷筒里面，机架和卷筒用高强度钢焊接而成。
美国除上述两家公司外，比较重要的生产厂家还有布劳斯公司、赛林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·艺德公司等。
（二）日本
日本从明治30年开始制造和使用卷扬机。据日本荷役机械研究所核计，1970～1975年间卷扬机的产量增加62.5%。据日本通产省机械核计月报载，仅1977年单纯土建筑卷扬机的产量就达12万台，产值约100亿日元。
日本卷扬机行业由机械技术部会、荷役机械技术委员会领导。主要生产厂家
有北川铁工所、远滕钢机、南星、越野总业、艺浦、松岗产业等80多个厂家。
北川铁工所是一家大型生产厂。其生产的卷扬机品种系列比较齐全，主要有：1．动力卷扬机分BF、MF、DF三种型式。功率为3.7～44kW，钢丝绳拉力从5880～44100N，有18个规格。BF型是V型带传动，MF型是单筒开式齿轮传动，DF型式双筒开式齿轮传动。其结构特点是全部为标准型，采用改进了的螺旋顶丝式离合器操作，因而操作简便，易调整。鼓形离合器采用单锥体式，摩擦材料采用带型树脂。
2．电动卷扬机该厂生产的电动卷扬机为KM型，功率3.7～11kW，拉力6000～142100N，四种规格。其结构特点是：全封闭内齿轮传动；电动机在一端，减速器、制动器和操作部分在另一端，中间是卷筒，一字型布置；按钮操作，可远距离遥控；最大特点是卷筒可缠绕8～9层，容绳量大，适于高层建筑使用。
3．大型电动卷扬机主要用于提升大型重物或设备，可两档机械变速，设有电磁铁制动器、手制动器和棘轮停止器，以确保安全。
远滕钢机公司有60多年历史，它是日本唯一生产特殊电动卷扬机的公司。ENDO型卷扬机采用起重电动机，卷扬机可两档变速，排绳器装在上部，是单螺旋轴双导向杆式结构，机座全部是焊接结构，所有机械与电器部分都装在机座里[5]。
南星株式会社是一个专业化生产各种类型卷扬机的厂家，创业于1948年，生产各种从0.5～10t的建筑用卷扬机和15～20t的各种拖曳式卷扬机。产品的主要特点是：1) 采用一轴支撑两个卷筒的结构，用一轴齿轮传动装置可操作两个卷筒。卷筒离合器采用高质量的衬垫材料，提高了使用寿命；2) 采用五级可换向的齿轮减速器，能获得与负荷相适应的合理速度和拉力。
（三）法国
法国生产卷扬机的厂家很多，其中包滕(POTAIN)公司就是生产卷扬机的主要厂家之一。包滕公司主要生产KUSW系列卷扬机、LMD系列卷扬机、PC系列卷扬机和RCS系列卷扬机。
KUSW型卷扬机轻巧紧凑，效率高，安全可靠，可遥控操作。这种卷扬机能够比较理想地与各种建筑机械配套。
LMD型卷扬机可两档变速，采用液压控制。液压系统可同时控制两个机械制动器。LMD型卷扬机综合了电气技术(包括电子技术系统)和液压技术的优点，性
能比较好。
PC型卷扬机是三速电动卷扬机，远距离遥控操作，空载高速下降，提高了生产率。电控齿轮换档(采用延时继电器)，起吊位置精确，运动缓和，传动件在油池里工作，停车缓慢，避免磨损电磁刹车。
RCS型卷扬机可五档变速，三个低速档和两个高速档。由两个独立的装有电磁刹车系统的提升电动机驱动卷扬机。电动机带动直齿减速器，用锥齿轮带动卷筒。
其他国家，如俄罗斯、英国、瑞典、加拿大、德国等业都生产着不同用途的各种型号的卷扬机。
（四）国外卷扬机的发展趋势
1．大型化由于基础工业的发展，大型设备和建筑构件要求整体安装，促进了大型卷扬机的发展。目前，俄罗斯已生产了60t卷扬机，日本生产了32t、50t、60t液压和气动卷扬机，美国生产了136t和270t卷扬机。
2．采用先进电子技术为了实现卷扬机的自动控制和遥控，国外广泛采用了先进电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置，以保证绝对安全可靠。
3．发展手提式卷扬机为提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国外大力发展小型手提式卷扬机，如以汽车蓄电池为动力的直流电动小型卷扬机，其电压为12V，质量为7.7～15.4kg，拉力为3336～13344N。
4．大力发展不带动力源装置的卷扬机欧美国家非常重视发展借助汽车和拖拉机动力的卷扬机。此种卷扬机结构简单，有一个卷筒和一个变速箱即可。
第二章卷扬机的整体结构概述
2.1 电动卷扬机方案讨论
电控此类卷扬机通过通电或断电以实现卷扬机的工作或制动。物料的提升或下降由电动机的正反转来实现，操作简单方便【5】。其制动型式主要有电磁铁制动器和锥形转子电动机两类，下面就这两种制动型式卷扬机的常见类型作介绍。此类卷扬机大多是单卷筒的。
根据设计要求拟定以下两种方案：
方案一：圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动的卷扬机如图2.1。
图2.1 圆柱齿轮减速器加开式齿轮传功的卷场机简图
1—电动机 2—联轴器 3—制动器
4—减速器 5—开式齿轮传动6—卷筒
方案二：蜗杆减速器加开式齿轮传动的建筑卷扬机如图2.2
图2.2 蜗杆减速器加开式齿轮传动的建筑卷扬机简图
1—电动机 2—联轴器 3—制动器
4—蜗杆减速器 5—开式齿轮传动 6—卷筒
方案对比
方案一：此方案由电动机、联轴器、制动器、圆柱齿轮减速器、开式齿轮传动、卷筒等构件组成。该方案采用的圆柱齿轮减速器具有结构简单，效率较高，传动较为平稳的优点。此种减速器不适应高速重载的工况要求，而且直齿圆柱齿轮占据空间较大。
方案二：此方案由电动机、联轴器、制动器、蜗杆减速器、开式齿轮传动、卷筒等构件组成。该方案采用蜗杆齿轮减速器传动效率低，空间布置困难，占用空间大。
两种方案的差别在于减速器的选择。而减速器的选择差别导致了卷扬机的基本结构的差别。在空间布置上，圆柱齿轮减速器更适用于本设计。同时，圆柱齿轮传动效率高，传动平稳适用于卷扬机的工作环境。
综上所述，本设计卷扬机的基本结构采用圆柱齿轮减速器加开式齿轮的卷扬机。
2.2 卷扬机工作级别与类别
为了合理设计、制造、使用及提高零件三化水平，卷扬机根据利用等级与载
荷状态划分为：A
1
，A
2
，A
3
，A
4
，A
5
，A6，A
7
，A
8
，八个工作级别【6】。
2.2.1 利用等级
利用等级是表示卷扬机使用的频繁程度，以其在设计寿命期内应总工作循环
次数N
t
表征。
而一个工作循环是指从一个载荷准备提拉时开始到下一个载荷准备提拉时为止的全过程。
卷扬机的寿命一般不少于5年，在这个期间内依据工作频繁程度的不同，总
工作循环N
t
可分为8个利用等级，见表2-1
表2-1 卷扬机利用等级
利用等级总工作循环数N
t
说明
U
1.6×104
不经常使用
U
1 3.2×104
U
2
6.3×104
U
3
1.25×105
U
4
2.5×105经常地轻闲地使用
U
5
5×105经常地中等使用
U
6
1×106有时频繁地使用
U
7
2×106频繁地使用根据本次设计的建筑卷扬机的使用情况确定利用等级为U7。
2.2.2载荷状态
载荷状态表示建筑卷扬机钢丝绳承受拉力作用地轻重与频繁程度，它与整个
使用寿命期限内钢丝绳每次承受地拉力F
i
与额定拉力F
e
之比（F
i
/ F
e
）和钢丝绳
每次承受拉力F
i
作用下地工作循环次数n
i
与总工作循环次数N
t
之比（n
i
/N
t
）有
关【9】。
载荷谱系数K
f
可用下式计算：
K
f
＝∑
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?m
e
i
t
i
F
F
N
n
(2-1)
式中K
f
——载荷谱系数；
n
i
——在钢丝绳拉力F
i
作用下的工作循环次数，n
i
＝n
1
，n
2
···n n；
N
t
——总的工作循环次数，N
t
＝∑n
i
＝n
1
＋n
2
＋···n n；
F
i
——钢丝绳承受的第i个拉力，F
i
＝F
1
，F
2
，···F n（N）；
F
e
——钢丝绳承受的额定拉力（N）；
卷扬机的载荷状态可根据钢丝绳承受的拉力（载荷）大小和频繁程度，按名
义载荷谱系数K
f
分为四级，见表2-2。
表2-2 载荷状态
载荷状
态
名义载荷谱系
数K
f
当量拉力
系数K
d
说明
Q
1
（轻）0.125 K
d
≤0.5 通常承受1/3的额定拉力，很
少承受额定拉力时使用
Q
2
（中）
0.25 0.5＜K
d
≤
0.63
通常承受（1/3～2/3）的额定
拉力，有时承受额定拉力时使用
Q
3
（重）0.5 0.63＜K
d
≤0.8
通常承受2/3以上的额定拉力，
较多承受额定拉力时使用
Q
4
（特
重）
1.0 0.8＜K
d
≤
1
频繁地承受拉力或者额定拉力
相近时使用
如果钢丝绳在拉力F
i
作用下的时间为t
i
,可以得出当量拉力系数K
d
，按公式2-1计算。
K
d
＝m
n
i
n
n
i
i
t
t
t
t
t
F
t
F
t
F
t
F
???
+
+
???
+
+
+
???
+
+
???
+
+
2
1
3
3
2
3
2
1
3
1(2-1)
式中 K
d
——当量拉力系数；
t i ——F i 作用下的时间；
t i ＝t 1，t 2，···t n
根据载荷谱系数的分级可以得出相应的当量拉力系数K d 。
根据本次设计要求确定建筑卷扬机的载荷状态为Q 2（中），K f ＝0.5，K d ＝0.8。
2.3 起升机构的组成及型式
2.3.1 起升机构的组成
起升机构是使重物作升降运动的机构，它是任何起重机必不可少和最主要最基本的机构。此次设计的电动5吨卷扬机是由电动机、连轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、钓钩等组成，其各方面的机构分布可以参考如下图2.3所示。
图2.3 起升机构示意图
1—电动机 2—联轴器 3—减速器 4 —卷筒
5—导向滑轮 6—滑轮组 7—吊钩
电动机正转或反转时，制动器松开，通过带制动轮的联轴器带动减速器高速轴，经减速器减速后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕进或放出，从而使重物起升或下降。电动机停止转动时，依靠制动器将高速轴的制动轮刹住，使悬吊的重物停止在空中【10】。
根据需要起升机构上还可装设各种辅助装置，如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和钢丝绳作多层卷绕时，使钢丝绳顺序排列在卷筒上的排绳装
置等。
2.3.2 起升机构的典型传动型式
在电动机与卷筒之间通常采用效率较高的起重用标准两级减速器。要求低速时可采用三级大传动比减速器。为便于安装，在电动机与减速机之间常采用具有补偿性能的弹性柱销连轴器或齿轮连轴器。前者构造简单并能起缓冲作用，但弹性橡胶圈的使用寿命不长；后者坚固耐用，应用最广。齿轮连轴器的寿命与安装质量有关，并且需要经常润滑。
一般制动器都安装在高速轴上，这样所需要的制动力矩小，相应的制动器尺寸小，重量轻。经常利用联轴器的一半兼作制动轮。带制动轮的半体应安装在减速器高速轴上。这样，即使联轴器被损坏，制动器仍可把卷筒制动住，以确保机构的安全。
起升机构的制动器必须采用常闭式的。制动力矩应保证有足够的制动安全系数。在重要的起升机构中有时设两个制动器，而第二个制动器可安装在减速器高速轴的另一伸出端或装设在电动机的尾部出轴上。
为使机构布置方便并增大补偿能力，在电动机与减速机之间可用浮动轴连接，浮动轴的两端为半齿轮连轴器。
由于卷筒与减速器低速轴之间的连接型式很多。本卷扬机的卷筒与低速轴的连接为带齿轮接盘的结构型式，卷筒轴左端用自位轴承支撑于减速器输出轴的内腔轴承座中，低速轴的外缘制成外齿轮，它与固定在卷筒上的带内齿轮的接盘相啮合，形成一个齿轮连轴器传递扭矩，并可以补偿一定的安装误差。在齿轮联轴器外侧，即靠近减速器的一侧装有剖分式密封盖，以防止联轴器内的润滑油流出来和外面的灰尘进入。这种连接型式的优点是结构紧凑，轴向尺寸小，分组性好，能补偿减速器与卷筒轴之间的安装误差。如下图2.4。
图 2.4 用齿轮接盘连接型式
卷筒的直径一般尽量选用允许的较小值，因为随着卷筒直径的增加，扭矩和减速传动比也增大，引起整个机构庞大。但在起升高度较大时，往往用增大卷筒直径的方法以减小其长度。
滑轮组型式（单联或双联）和它的倍率对起升机构的尺寸也有很大的影响。在桥式起重机中采用双联滑轮组，一方面使卷筒两支撑上的受力不变，也就是使运行小车两边的轨道轮压不变，这对桥架和小车车架受力是有利的；另一方面是使重物在起升过程中不作横向移动。但由于双联滑轮组的倍率比单联滑轮组小一倍，起升机构的传动比也需要增大一倍，这就使机构尺寸增大，所以其他的起重机采用单联滑轮组，此次设计的是0.5吨桥式起重机的卷扬机，因此选用双联滑轮组。
滑轮组的倍率的确定对钢丝绳的拉力、卷筒直径与长度、减速机构的传动比以及机构的总体尺寸有很大的影响。大起重量采用较大的倍率，可避免采用过粗的钢丝绳。有时在采用较大的滑轮组倍率的同时相应的降低了起升速度的方式来提高起重量，可以使起升机构达到通用性，即将同一起升机构用于不同的起重量，这是在系列设计时常采用的方法。
起升机构计算是在给定了设计参数，并将布置方案确定后进行的，通过计算选用机构中所需要的标准零部件，如电动机、制动器、减速器和联轴器等。对于非标准零部件需进行单独设计。
第三章主体零件的设计
3.1 钢丝绳的分类和选型
卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物，工作时钢丝绳所受应力十分复杂，加之对外界影响因素比较敏感，一旦失效，后果十分严重，因此，应特别重视钢丝绳的合理选择与使用【11】。
3.1.1 钢丝绳的种类和构造
钢丝绳的种类．根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为：
（1）点接触钢丝绳点接触钢丝绳绳股中各层钢丝直径均相同，而内外各层钢丝的节距不同．因而相互交叉形成点接触。其特点是接触应力高．表面粗糙，钢丝易折断，使用寿命低。但制造工艺简单，价格便宜。在实际中常发现这种钢丝绳在受拉、尤其是受弯时由于钢丝间的点接触、造成应力集中而产生严重压痕，由此导致钢丝疲劳断裂而使钢丝绳过早报废。
（2）线接触钢丝绳线接触钢丝绳绳股由不同直径的钢丝统制而成，每一层钢丝的节距相等，由于外层钢丝位于内层钢丝之间的沟槽内，因此内外层钢丝间形成线接触。这种钢丝绳的内层钢丝虽承受比外层钢丝稍大的应力，但它避免了应力集中，消除了钢丝在接触处的二次弯曲现象，减少了钢丝间的摩擦阻力。使钢丝绳在弯曲上有较大的自由度，从而显著提高了抗疲劳强度，其寿命通常高于点接触钢丝绳。由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳的有效钢丝总面积大，因而承载能力高。如果在破断拉力相同的情况下选用线接触钢丝绳，可以采用较小的滑轮和卷筒直径，从而使整个机构的尺寸减小。
本设计卷杨机应优先选用线接触钢丝绳。
3.1.2 钢丝绳直径的选择
卷扬机系多层缠绕．钢丝绳受力比较复杂。为简化计算，钢丝绳选择多采用
安全系数法，这是—种静力计算方法。
钢丝绳的安全系数按下式计算：
[]
p
g
r
S
n n
F
=≥(3-1)
式中
p
S—整条钢丝绳的破断拉力，N；
[]n—卷扬机工作级别规定的最小安全系数；
r
F—钢丝绳的额定拉力，N；
设计时，钢丝绳的额定拉力为已知，将额定拉力乘以规定的最小安全系数[]n，
然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于
r
F·[M〕的钢丝绳直径。
目前在工业化国家，对钢丝绳直径的选择普遍采用选择系数法。国际标准绳的选择也推荐采用此方法。该方如下；钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径
m a x
m i n
F
c
d
〒
(3-2) 式中Fmax—钢丝绳最大静拉力(N)。由起升载荷（额定起重量，钢丝绳悬挂部分的重量，滑轮组及其它吊具的重量）并考虑滑轮组效率相倍率来确定；
c—钢丝绳选择系数，它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转以及吊运物品的性质等因素有关。目前，卷扬机还没有此系数的具体规定。
该设计卷扬机额定载荷0.5吨，采用双联滑轮起重滑轮组，所以每根承受载荷
Fmax＝
4
1
F总＝1.25×103N (3-3) 该卷扬机用于冶金行业铸造用，所以工作级别为M5，钢绳系数选择c＝0.68。
max
min
F
c
d
〒
=5.8mm(3-4) 所以钢丝绳选择d=6 mm。
按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选的钢丝绳拉断力应满足下式：
F0≥n Fmax (3-5)式中F0——所选用钢丝绳最小拉断力，N；
n——安全系数，查手册选n=7,所以F0≥6×1.25×1000=8.75 kN (3-6)
又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力×1.134（纤维芯）或×1.214（钢芯），所以钢丝绳最小拉断力总和为9.9225 kN
（本设计中钢丝绳不接触高温，横向压力较小，选用纤维芯钢丝绳）
钢丝绳型号选择：
钢丝绳6×19（a）类14—NAT—FC—1470—ZS—102—79.5
3.1.3 钢丝绳的使用
钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生拉应力外，还有挤压、弯曲、接触和扭转等应力，应力情况是非常复杂的。实践表明，由于钢丝绳反复弯曲相挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着断丝数的增多，破坏速度逐渐加快，达到一定限度后，仍继续使用，就会造成整根绳的破断。
在正确选择钢丝绳的结构和直径之后，实际使用寿命的长短，在很大程度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及与相关机件的合理配置。可从以下几方面考虑该问题：
1. 滑轮和卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值大小对钢丝绳的寿命影响较大，几乎成平方关系。因此，选用较大的滑轮和卷简直径对钢丝绳的寿命是有利的。故设计中规定了卷筒直径和钢丝绳直径的最小比值（D/d），与卷扬机的工作级别有关。使用中，应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。
2. 决定滑轮绳槽尺寸时，必须考虑钢丝绳直径较公称直径有6％~8％的过盈量这一事实。过小的绳槽直径会使钢丝绳受到过度挤压而提前断丝，绳槽尺寸过大，又会使钢丝绳在槽内的支承面积减小，增大钢丝绳的接触应力。合理的绳槽尺寸应比钢丝绳的公称直径大10％左右。
3. 滑轮与卷筒的材料太硬，对钢丝绳寿命不利。据有关资料表明：以铸铁代替钢．可提高钢丝绳的寿命约10％。
4. 为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间相互摩擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳的使用寿命，钢丝绳在卷筒及绳轮上的偏角必须保持在一定的限度之内，一般在0.5?~2?之间。
5. 良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一项重要因素。它可以防止锈
0.5吨卷扬机设计 摘要 卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的JM0.5吨卷扬机是由电动机、液压推杆制动器、制动器、电磁铁制动器、卷筒等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、制动器、减速器齿轮、减速器轴设计与选取。 本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。 关键词：卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器
THE DESIGN OF 0.5 TON HOIST Abstract Also known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch. The design of the 0.5-ton electric hoist motor contions electromotor coupling arrester retarder drum boom sheave a system of pulleys set hook, etc.. This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis. The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, operations and other water conservancy, Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.
哈尔滨工业大学（卷扬机动力总成设计计算说明书） 院系 专业年级 设计者 学号 指导教师 成绩 2013年1月5日
设计题目：设计卷扬机动力总成：见附录 设计条件： 1.载重=1600N； 2.钢丝绳速=1.5m/s； 3.卷筒直径=300mm； 4.钢丝直径=3.5mm 设计工作量： 绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表； 编写设计计算说明书一份。 1.前期计算 1.1输出功率：P W =F×V=1600×1.2÷1000=1.92 KW 1.2求输入功率： 经过查表得到各部件的传动效率： 联轴器： 0.99 带轮： 0.96 链轮： 0.97 球轴承： 0.99 滚子轴承： 0.99 卷筒： 0.97 这样可以算出总效率是η=0.994×0.992×0.97×0.96×0.97=0.850 所以P （输入）=P W /η=2.26 KW
P 需要 = K A P （输入）=2.94 KW 1.3选电机 经过查机械设计手册，选取合适的电机，选取的电机是型号为Y132S-6 的三相异步电机。 n 输出 =60v/（2πr ）=60×1.2/2π(150+1.75)×103=75.5r/min 所以i 总 =960/75.5=12.7 根据i 总 =i 低×i 而i 低和i 高 都在3~7之间， 取i 低=3 则i 高=4.23 2.带传动设计： 带型选择表 带轮直径选择表 型号 额定功 率 满载时 轴径 转动惯 量 转速 电流 效率 Y132 S-6 3kw 960r/mi n 3.65A 79% 38 0.0021kg.m 2
机械设计课程设计 说明书 设计项目：电动绞车传动装置 姓名： 班级：机设C111 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 指导老师：李春书
目录 ㈠电动机的选择 (3) ㈡传动装置的总传动比及其分配 (4) ㈢计算传动装置的运动和动力参数 (5) ㈣齿轮零件的设计计算 (6) ⒈开式齿轮传动 (6) ⒉高速级齿轮传动 (10) ⒊低速级齿轮传动 (15) ㈤轴的设计 (20) ⒉高速轴的设计 (20) ⒉中速轴的设计 (24) ⒊低速轴的设计 (27) ㈥键的校核 (30) 轴承寿命的验算 (32) ㈦润滑与密封 (36) ㈧设计小结 (37) ㈩参考文献 (38)
二、电动机的选择 （1）选择电动机类型 按工作要求用Y 型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V 。 （2）选择电动机容量 电动机所需工作功率，按参考文献[1]的（2-1）为 a w d P P η= 由式（2-1）得 1000 .V F P w = kw 传动装置的总效率 卷筒开闭轴承联ηηηηηη2 52=a 查参考文献[1]第10章中表10-2机械传动和摩擦副的效率概略值，确定各部分效率为：联轴器效率99.0=联η，滚动轴承传动 效率（一对）98.0=轴承η 开式齿轮传动效率95.0=开η,减速器内闭式齿轮传动 97.0=闭η 绞盘93.0=绞盘η代入得 736.095.093.097.098.099.02 52=????=∑η 所需电动机功率为 kw kw V F P w 6.3100024.0150001000.=?== kw kw P p w d 89.4375.06 .3===∑η 因载荷平稳，电动机额定功率cd P 略大于d P 即可，由参考文献 [1]第19章所示Y 型三相异步电动机的技术参数，选电动机的额定功率cd P 为5.5kw 。 （3）确定电动机转速 卷筒轴工作转速为 min 0.19min 240 24 .0100060100060r r D v n =???=??=ππ
卷扬机传动装置三维设计与分析
1 引言 卷扬机是一种常见的提升设备，其结构简单、操作方便、可靠性高，被广泛应用于各个行业。通常情况下卷扬机都是采用电动机作为原动机，由于电动机输出地转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，所以必须设计减速的传动装置。传动装置的种类多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等[1]。通过合理的设计传动装置，使得卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。同时通过本设计将所学过的理论知识进行综合应用，做到理论联系实际，进一步掌握传动装置的设计过程。 2 传动装置的总体设计 2.1 拟定传动方案 传动装置的设计方案一般用运动简图表示。它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者之间的运动和力的传递关系。 传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠。此外，还应结构简单，尺寸简凑、成本低，效率高和便于使用和维护等。要同时满足上述要求，常常是困难的，因此，应根据具体的设计任务侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案[2]。 本次设计任务对传动装置没有太多要求，只要其在一般工作条件和环境下能够正常工作即可，因此本设计才用展开式二级圆柱直齿轮减速器，减速器与电动机和工作机之间有联轴器联接，传动方案运动简图如图2.1所示；
图2.1 卷扬机传动装置运动简图 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。二级齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用也最为广泛，而展开式的主要特点是齿轮相对于轴承不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度[3-5]。 2.2 电动机的选择 原动机的种类，无特殊要求，均选用交流电动机作为原动机。电动机为系列化产品。机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号[6]。 2.2.1 选择电动的功率 所需电动机工作功率为： 式（2-1）式中：—工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，kW。 —由电动机至工作机的总效率。 工作机所需功率由工作的工作助力和运动参数计算求得 式（2-2）或 式（2-3）
目录： 一．设计任务书 (3) 设计要求 (3) 设计内容 (4) 设计目的 (4) 二．解题过程 (5) 电动机的选择 (5) 传动零件的设计计算 (7) 1．带传动设计 (7) 2．减速器齿轮的设计 (9) 3．轴的设计 (14) 4．轴承的校核 (19) 5.联轴器的选择 (20) 三．装配图零件图（另附） 四．心得体会 (21) 五．参考文献 (23)
题目：卷扬机的机械系统的结构设计 完成任务： 装配图一张零件图两张设计计算说明书一份时间安排十八～十九两周时间 设计计算3天 草图设计3天 绘装配图2天 绘零件图1天 计算说明书3天 文档整理2天
设计任务书 1设计要求： 、 2设计内容： （1） 根据任务说明对卷扬机的机械结构的总体方案的设计，确定加 电动机 减速器 传送带 图1 卷扬机的组成部分示意图 卷扬机的组成部分如图1所示： 卷扬机是有电动机驱动，经带轮和齿轮减速装置带动卷筒转动，从而带动钢丝绳提升货物。 原始数据： F = 8 KN V = 0.94 m/s D = 320 mm 使用说明： ㈠ 两班制，运转时间为工作时间的70% ㈡ 允许工作误差%5 ，有中等的冲击，使用15年。 ㈢ 三年一次中修，工作制8小时,300天/年，室外工作 20到30度。
速器系统执行系统，绘制系统方案示意图如图1。 （2）根据设计参数和设计要求采用优化设计使系统运转良好。（3）选用电动机的型号，分配减速器的各级传动比，并进行传动装置工作能力的计算。 （4）对二级减速器进行结构设计，绘制装配图及相关的关键零件的工作图。 （5）编写课程设计报告说明书 3．设计目的 通过工程设计过程个主要环节的设计的训练，了解机械设计知识在工程中的运用，掌握相关的基本知识基本理论和基本方法的运用能力，现代设计理论和方法的运用能力，观察，提问，分析解决问题的独立设计工作的能力。
目录： 一．设计任务书 (2) 设计要求 (2) 设计内容 (3) 设计目的 (2) 二．解题过程 (4) 电动机的选择 (5) 传动零件的设计计算 (6) 1．带传动设计 (8) 2．减速器齿轮的设计 (9) 3．轴的设计 (14) 4．轴承的校核 (19) 5.联轴器的选择 (20) 6.键的强度校核 (26) 7.箱体的设计 (26) 8.润滑剂的选择 (27) 三．装配图零件图（另附） 四．心得体会 (29) 五．参考文献 (30)
题目：卷扬机的机械系统的结构设计 完成任务： 装配图一张零件图两张设计计算说明书一份时间安排十八～十九两周时间 设计计算3天 草图设计3天 绘装配图2天 绘零件图1天 计算说明书3天 文档整理2天 设计任务书
1设计要求： 、 2设计内容： （1） 根据任务说明对卷扬机的机械结构的总体方案的设计，确定加 速器系统执行系统，绘制系统方案示意图 如图1。 （2） 根据设计参数和设计要求采用优化设计使系统运转良好。 （3） 选用电动机的型号，分配减速器的各级传动比，并进行传动装 置工作能力的计算。 （4） 对二级减速器进行结构设计，绘制装配图及相关的关键零件的 工作图。 （5） 编写课程设计报告说明书 电动机 减速器 传送带 图1 卷扬机的组成部分示意图 卷扬机的组成部分如图1所示： 卷扬机是有电动机驱动，经带轮和齿轮减速装置带动卷筒转动，从而带动钢丝绳提升货物。 原始数据： P =10.4KW n = 40 rmin 使用说明： ㈠ 单班单向运转，工作平稳 ㈡ 允许工作误差%5 ，室内工作，使用10年 ㈢ 一年一次中修 。
原 技 数 1.1 传动方案 1.1.1组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 1.1.2特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，
本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 第二部分 电动机的选择及传动比分配 2.1电动机的选择 2.1.1传动装置的总效率 5423421ηηηηηη= 按表2-5查得各部分效率为：联轴器传动效率为99.01=η，滚动轴承效率（一对）99.02=η，闭式齿轮传动效率为97.03=η，联轴器效率为99.04=η，传动滚筒效率为96.05=η，代入得 η=8504.096.099.097.099.099.02 4 =???? 2.1.2工作机所需的输入功率 η w d P P = ，其中1000 )(FV kw P W = 所以=???= 1000 8504.03.1106.13 d P 2.45kw 使电动机的额定功率P ed ＝（1～1.3）P d ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 33KW 。 2.1.3确定电动机转速 计算滚筒工作转速nin r D n w /14.59420 3 .11000603 .1100060=???= ??= ππ： 由推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：9~25，则总传动比的范围为，25~9'=i ,故电机的可选转速为：
《机械设计基础》课程说明书 设计题目设计电动机卷扬机传动装置班级机械设计及自动化
目录 1、设计题目 (3) 2、系统总体方案的确定 (3) 2.1、系统总体方案 (3) 2.2、系统方案总体评价 (4) 3、传动系统的确定 (4) 4、传动装置的运动和动力参数 (6) 4.1、确定传动比分配 (6) 5、齿轮设计 (8) 5.1、高速轴齿轮传动设计 (8) 5.2、低速级齿轮传动设计 (16) 5.3、开式齿轮设计 (21) 6、轴的设计计算 (24) 6.1、中间轴的设计计算 (24) 6.2、高速轴的设计计算 (32) 6.3、低速轴的设计计算 (35) 7、轴承校核 (37) 7.1、高速轴轴承校核 (37) 7.2、中间轴上轴承校核 (38) 7.3、低速轴上轴承校核 (38)
8、键的选择以及校核 (39) 9、联轴器选择 (41) 10、润滑油及其润滑方式选择 (42) 11、箱体设计 (43) 12、参考文献 (44) 13、附录设计任务书 (44)
1 设计题目 1.1设计题目 方案2：间歇工作，每班工作时间不超过15％，每次工作时间不超过10min，满载起动，工作中有中等振动，两班制工作，钢?速度允许误差±5％。小批量生产，设计寿命10年。传动简图及设计原始参数如表： 数据编号钢?拉 力 F （KN） 钢?速 度V （m/s） 滚筒直 径D（mm） 4 1 5 10 380 表1-1 原始数据 2 系统总体方案的确定 2.1系统总体方案 电动机→传动系统→执行机构， 图2.1 二级圆柱齿轮传动 3 传动系统的确定 3.1 选择电动机类型 1.功率计算 卷扬机的转速计算：
XX大学 机械设计说明书题目：卷扬机传动装置设计 系别： 班级： 组别： 组员: 指导教师：
目录 1.背景6 1.1机械传动6 1.1.1带传动6 1.1.2齿轮传动6 1.1.3链传动7 1.1.4蜗轮蜗杆传动7 1.1.5螺旋传动7 1.2电力传动8 1.3液压传动8 1.4减速器发展状况8 2.设计任务书9 2.1设计题目9 2.2设计任务10 2.3具体任务10 2.4数据表10 3.方案拟定与论证比较10 3.1方案拟定10 3.2方案论证与定性比较12 4.详细设计与计算13 4.1原动机选择13 4.2计算总传动比并分配各级传动比14 4.3计算各轴的运动学及动力学参数14
4.4 V带设计15 4.5齿轮设计17 4.5.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计17 4.5.2低速级直齿圆柱齿轮的设计20 4.6轴的强度与结构设计22 4.6.1齿轮高速轴的设计22 4.6.2齿轮中间轴的设计27 4.6.3齿轮低速轴的设计29 4.6.4轴承的寿命校核31 4.6.5轴的弯扭结合强度校核36 4.7整体结构设计36 4.7.1确定箱体的尺寸与形状36 4.7.2选择材料与毛坯制造方法36 4.7.3箱体的润滑与密封设计36 4.7.4减速器附件结构设计36
卷扬机传动装置的设计 1.背景 一般工程技术中使用的动力传递方式有机械传动、电气传动、液体传动、气压传动以及由它们组合而成的复合传动。 1.1机械传动 机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。 1.1.1带传动 皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动轴的动力传给从动轴。 皮带传动的特点： 1）可用于两轴中心距离较大的传动。 2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小 3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。 4）结构简单、维护方便。 5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 1.1.2齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式。 它有如下特点： 1）能保证传动比稳定不变。 2）能传递很大的动力。 3) 结构紧凑、效率高。 4)制造和安装的精度要求较高。 5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重
镇江高专ZHENJIANG GAOZHUAN 毕业设计(论文) 慢速卷扬机减速器设计 Slow hoist reduction gear design 系名：机械系 专业班级：机电041 学生姓名：李嘉佳 学号：03011131 指导教师姓名：马贵飞 指导教师职称：副教授 2007年06 月
目录 第一章传动装置的总体设计 (5) 1.1 传动方案的分析和拟定 (5) 1.2 选择电动机 (6) 1.2.1 选择电动机类型 (6) 1.2.3 选择电动机功率 (7) 1.3 计算总传动比和分配传动比 (7) 1.3.1 计算总传动比 (7) 1.3.2分配传动装置各级传动比 (7) 1.4计算传动装置的运动和动力参数 (8) 1.4.1各轴转速 (8) 1.4.2各轴的输入功率 (8) 1.4.3各轴转矩 (8) 第二章传动零件的设计计算 (10) 2.1 箱外传动件的设计 (10) 2.1.1带传动 (11) 2. 2箱内传动件的设计 (12) 2.2.1圆柱齿轮传动 (12) 2.3 轴径的初选 (14) 2.3.1连轴器的选择 (23) 第三章减速器的结构 (23) 3.1 减速器的简介 (23) 3.2 减速器的箱体尺寸 (23) 3.2.1减速器的润滑和密封 (25) 结论 (26) 致谢 (26) 参考文献 (27)
慢速卷扬机减速器的设计 专业班级：机电041 学生姓名：李嘉佳 指导教师：马贵飞职称：副教授 摘要速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。 20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下： ①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 ②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 ③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 关键词:机械、减速器、应用范围
机械设计课程设计-设计一用于卷扬机卷 筒的传动装置 机械设计课程设计设计计算说明书
学院：机械系 专业： ______________________ 学号： ______________________ 姓名：_________________ 目录 一、设计任务书 (3) —. 、八—■一、刖言 (4) 三、电动机的选择与传动计算 (4) 四、传动零件的设计计算 (7) 五、轴的设计计算和校核 (13) 六、轴承的选择和校核 (24) 七、键联接的选择和校核 (26) 八、联轴器的选择和校核 (28)
九、箱体的设计 (28) 十、润滑和密封的选择 (30) 十二、设计小结 (33) 十三、参考资料 (34) 一、设计任务书 设计一用于卷扬机卷筒的传动装置。 原始条件和数据： 卷扬机提升的最大重量为Q=10000N提升的线速度为v=0.5m/s， 卷筒的直径D=250mmi钢丝绳直径D=11mm卷筒长度L=400mm卷扬 机单班制室内工作，经常正反转、起动和制动，使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产，提升速度容许误差为- 5%。
二、前言 由题目知该传动装置载荷平稳，为单班制连续运转，所以选择 结构相对比较简单的展开式两级圆柱齿轮减速器，且输入轴和输出轴在两边。 三、电动机的选择与传动计算
电动机的输出功率 p 按 公式P 。二巳kW 计算 式中，为电动机轴至卷筒 轴的传动装置总效率。 按公式=「33 计算，查 表得， 滚动轴承效率 1" 98，8 轴承选 (1)选择电动机类型： 该工作场合无特殊要求， 通常可采用三相异步电动机， 可选用Y 系列一般用途的全 封闭自扇冷鼠笼型三相异步 电动机。 (2)确定电动机功率: 工作装置所需功率 P w 按公式卩 ” =Fooo 计算 式中， F = 70000N , v = 10m/s ， 作装置的效率取w= 0.95。代入 上式得： 1.选择 电动机 类型 F V 1000 70000 10 1000 -11.7KW
攀枝花学院 学生机械设计课程设计（论文） 题目：卷扬机传动装置设计 学生姓名：罗 学号： 所在院系：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 指导老师：职称： 2010年1月7日 攀枝花学院教务处制 目录 一课程设计的目的 二课程设计的内容和要求 三课程设计工作进度计划 四设计过程 1.传动装置总体设计方案 3 2.电动机的选择 3 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4.计算传动装置的运动和动力参数 6 5.齿轮的设计 7 6.蜗杆的设计 10 7.滚动轴承和传动轴的设计 14 8.联轴器设计 24 9.键的设计 25 10.箱体结构的设计 26
11.润滑密封设计 27 五设计小结 六主要参考资料
6。双头蜗杆传动的传动比为40。240。故电动机转速可选范围为(30240)17.78533.44267.2/min n r =?=。符合这一范围的同步转速有：750/min r 、1000/min r 、容量和转速，由机械设计手册16-68选Y180L-6
0118.00.99d P ηη==?121237.92P ηηη==?23213 6.21P ηηη==?34334 6.09P ηηη==?各轴输出功率分别为输入功率乘轴承效率m 01178.760.9977.97d T N m ηη==?= 012102377.97180.800.991111.57i T i N m ηηη==???= 233131111.570.990.991089.45T N m ηηη==??= 343341089.45 3.30.990.953381.27i T i N m ηηη==???= 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘各轴的输入转矩乘轴承效率0.98。 运动和动力参数计算结果整理于下表： m η输出 78.76
学士学位论文 液压绞车设计 摘要 本设计是通过对液压绞车工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析，并结合实际，在进行细致观察后，对液压绞车的整体结构进行了设计，对组成的各元件进行了选型、计算和校核。本绞车由液压马达、平衡阀、制动器、卷筒、承轴和机架等部件组成，还可根据需要设计阀组直接集成于马达配油器上，如带平衡阀、高压梭阀、调速换向阀或其它性能的阀组。在结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外型美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、启动扭矩大、低速稳定性好、噪音低、操作可靠等特点，在提升和下放工作中运转相当平稳，带离合器的绞车可实现自由下放工况，广泛适用于铁道机车和汽车起重机、船舶、油田钻采、地质勘探、煤矿、港口等各种起重设备中。 关键词：液压绞车；计算；校核。
Abstract This design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships，the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.
题目: 卷扬机调速系统设计 所在院系：机械电子工程各学院 专业： 11自动化（1）班 学号： 2011103201XX 姓名：林XXX 完成日期： 2014-06-16 指导教师：万军 景德镇陶瓷学院
姓名__ 班级指导老师 教研室主任签字：年月日
1.摘要 (4) 2.卷扬机的基本结构和工作特点 (4) 3.交流电动机的调速传动 (4) 4. 控制系统原理分析 (6) 5. 主电路杭干扰措施 (8) 6. 变频器的调速控制 (11) 7. 结论 (14) 8. 参考文献 (14)
“卷扬机变频操控系统”是专门针对金矿竖井作业中罐笼升降而设计开发的拖动控制系统。该系统主要用于卷扬机电机的拖动调速，充分考虑了低速力矩、空停制动和安全保护等问题，可以取消原交流绕线电动机，电机碳刷和滑环不再存在，取消原用于调速的接触器及大功率电阻排。彻底杜绝了原调速系统维修成本高、维护工作量大、能耗高、调速性差的缺陷。本文给出了一种基于矢量控制的异步电机变频调速系统实现方案。变频调速的主电路设计是带有特殊性的电力电路设计，既要遵守电力设计的一般规律，也要考虑变频调速系统的特殊情况，同时针对制目的选择变频器，通过控制端子实现的控制系统功能，正确设置命令和频率源等参数，采用PLC控制保证调速控制精度，考虑控制电路的抗干扰措施，对硬、软件进行了优化设计，从而保证了系统控制的实时性和安全性。 关键词:上料卷扬机；PLC变频器；变频调速 1.1卷扬机的基本结构和工作特点: 卷扬机（又叫绞车/电葫芦）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。现在基本上都是电动葫芦，电动卷扬机是由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。 工作特点 :其工作特点是： (1) 能够频繁起动、制动、停车、反向，转速平稳，过渡时间短; (2) 能按照一定的速度图运行; (3) 能够广泛地调速，调速范围一般为0.5~3.5m/s,目前料车最大线速度可达3.8m/s。 (4) 系统可靠工作。在进入曲轨段及离开料坑时不能有冲击，确保终点位置准确停车。 5. 对拖动系统的要求. 1.2 交流电动机的调速传动 1.2.1 调速传动的运动方程 调速传动系统中旋转运动时，其旋转运动方程为 式中 T—驱动转矩(N2m); Tz一负载转矩，即阻转矩((N2m); Jdω/dt—惯性转矩(N2m); ω—电动机的角速度(rad/s );
摘要 卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的5吨电动卷扬机是由电动机、连轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、制动器、联轴器以及卷筒机的导向滑轮设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。 本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面，但是此次设计的卷筒机主要运用于用于5吨桥式吊车起升机构。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。 关键词：卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器
Abstract Also known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch. The design of the 5-ton electric hoist motor contions electromotor 、coupling、arrester、retarder、drum、boom sheave、a system of pulleys set、hook, etc.. This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis. The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, simple maintenance, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, construction, operations and other water conservancy, but the design mainly applied to the drum machine for 5-ton overhead crane hoisting mechanism. Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request. KEY WORDS: hoist；drum; drum shaft; retarder
目录 一、电动机选择 (4) 二、传动零件的设计计算 (7) （一）齿轮的设计计算 (7) 1高速级蜗轮蜗杆传动的设计计算……………………………… 2低速级齿轮传动的设计计算 (11) （二）减速器铸造箱体的主要结构尺寸 (15) （三）轴的设计计算 (16) 1高速轴设计计算及校核 (16) 2中间轴设计计算 (17) 3低速轴设计计算 (18) 三、其他附件的选择 (23) 四、密封与润滑 (24) 五、总结与心得 (24) 六、参考文献 (26) 1.设计目的：
（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固深化，融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的运用，树立正确的设计思想； （2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。 （3）通过课程设计，学习运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料等，培养学生机械设计的基本技能。 2. 设计方案： 设计1012型慢动卷扬机传动系统。 一、原始数据： 序号项目单位1102型 1 最大牵引力P N 50000 2 卷筒直径D ㎜400 3 卷筒宽度B ㎜840 4 卷筒转速n rpm 6.35 5 钢丝绳最大速度v m/min 9.9 6 开式齿轮传动比i 5.235 7 钢丝绳直径d ㎜24 8 定位尺寸A ㎜370 9 工作条件载荷较平稳 10 使用寿命两班制，8年 注：最大牵引力中已考虑过载 二．运动简图说明
慢动卷扬机用于慢速提升重物，在建筑工地和工厂有普遍应用。图示为1011型、1012型慢动卷扬机机构运动简图。其运动传递关系是：电动机1通过联轴器2（带有制动器），普通蜗杆（圆柱）减速机4，以及开式齿轮传动5驱动卷筒6，绕在卷筒上的钢丝绳再通过滑轮和吊钩即可提升或牵引重物。电磁制动器3用于慢动卷扬机停车制动。 ;. 图（一） 一、电动机的选择 1.选择电动机类型 按工作要求和工作条件选用Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电源额定电压为380V 。 2.选择电动机容量 初步确定传动系统总体方案如图1所示。 蜗杆－圆柱齿轮减速器。传动装置的总效率η a 5423221ηηηηηη=a ＝0.992 ×0.80×0.992 ×0.97×0.98＝0.73；
随着社会的发展，机械将会越来越取代人力，这也是机械行业飞速发展的后果，在机械的发展历史中，新机械的发明有着举足轻重的作用。但是，那些很久以前就被利用生产并一直延续到今天的机械，更是起着不可替代的作用，卷扬机就是一例。卷扬机的发展就像其他机械一样，从开始的简单到现在的复杂，从以前的机械动力到现在的电力动力，从以前的人工操作到现在的电脑操作甚至智能操作。本设计就传统的卷扬机说起，一直到现在以及将来的发展。 本设计主要设计了卷扬机的卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器以及滑轮组。其中卷筒和卷筒轴的设计最为主要，本设计重点做了介绍。其余部分由于篇幅有限，只是略作分析。 关键词：卷扬机卷筒卷筒轴滑轮组
Along with society's development, the machinery will be able more and more to substitute for the manpower, this also will be the mechanical profession rapid development consequence, in the machinery substitution manpower development history, the new machinery invention has the pivotal function. But, these very for a long time on and continue continuously using the production to today machinery, is playing the role which cannot be substituted, the hoist is an example. The hoist development is likely same on other machineries, from starts simply until present complex, from beforehand manpower to present electric power, from beforehand manual control to present computer operation even intelligence operation. This design mentions on the traditional hoist, continuously to present as well as future development. The design instruction booklet has mainly designed 5 ton hoist reels, the reel axis, as well as the block and tackle. Reel as well as the reel axis design is most main, this design has made the introduction with emphasis. Because other parts the length is limited, only makes the analysis slightly. Key words: Windlass Reel; Reel axis Block and tackle